Boron-Toxicity Tolerance in Barley Arising from Efflux Transporter Amplification

Resumo

Tanto as concentrações limitantes quanto as tóxicas de boro, um micronutriente essencial, representam grandes limitações para a produção agrícola em todo o mundo. Identificamos o Bot1, um ortólogo do BOR1, como o gene responsável pela superior tolerância à toxicidade do boro na variedade de cevada argelina Sahara 3771 (Sahara). O Bot1 foi localizado no locus de tolerância por mapeamento de alta resolução. Comparado aos genótipos intolerantes, o Sahara contém cerca de quatro vezes mais cópias do gene Bot1, produz substancialmente mais transcritos de Bot1 e codifica uma proteína Bot1 com maior capacidade de fornecer tolerância em leveduras. Os níveis de transcritos de Bot1 identificados nos tecidos da cevada são consistentes com um papel na limitação da entrada líquida de boro na raiz e na eliminação de boro das folhas via gutação hidatódica.

Abstract

Both limiting and toxic soil concentrations of the essential micronutrient boron represent major limitations to crop production worldwide. We identified Bot1, a BOR1 ortholog, as the gene responsible for the superior boron-toxicity tolerance of the Algerian barley landrace Sahara 3771 (Sahara). Bot1 was located at the tolerance locus by high-resolution mapping. Compared to intolerant genotypes, Sahara contains about four times as many Bot1 gene copies, produces substantially more Bot1 transcript, and encodes a Bot1 protein with a higher capacity to provide tolerance in yeast. Bot1 transcript levels identified in barley tissues are consistent with a role in limiting the net entry of boron into the root and in the disposal of boron from leaves via hydathode guttation.